24.10.30 Python 包和模块
Python包和模块
当使用Python编程时,包(Packages)和模块(Modules)是两个关键的概念,它们有助于组织、管理和复用代码。
模块(Modules)
什么是模块
一个.py 文件就是一个模块
模块是含有一系列数据,函数,类等的程序
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作用
把相关功能的函数等放在一起有利于管理,有利于多人合作开发
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模块的分类
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内置模块(在python3 程序内部,可以直接使用)
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标准库模块(在python3 安装完后就可以使用的 )
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第三方模块(需要下载安装后才能使用)
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自定义模块(用户自己编写)
模块名如果要给别的程序导入,则模块名必须是 标识符
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导入模块
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语法
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import 模块名 [as 模块新名字1]
导入一个模块到当前程序
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from 模块名 import 模块属性名 [as 属性新名]
导入一个模块内部的部分属性到当前程序
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from 模块名 import *
导入一个模块内部的全部属性到当前程序
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模块的内部属性
__file__ 绑定模块的路径 __name__ 绑定模块的名称如果是主模块(首先启动的模块)则绑定 '__main__'如果不是主模块则 绑定 xxx.py 中的 xxx 这个模块名
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模块的
__name__
属性每个.py 模块文件都会有
__name__
属性-
当一个模块是最先运行的模块,则这个模块是主模块, 主模块的
__name__
属性绑定'__main__'
字符串 -
如果一个模块是用 三种 import 语句中的一个导入的模块,则此模块不是主模块。
不是主模块的模块的
__name__
绑定的 模块名
-
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主模块 (
__name__
=='__main__'
): 当一个模块是直接运行的,即不是通过import
语句导入的,那么它的__name__
属性会被赋值为'__main__'
。
被导入的模块 (__name__
== 模块名): 当一个模块被导入到另一个模块中时,它的 __name__
属性会被赋值为它的模块名。
python 的第三方模块
PyPI · The Python Package Index
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使用导入的模块中的函数、变量等,可以通过模块名或从语句中导入的名称来访问。
Python 常用的内建模块
random 模块
先引入random库基础库:
import random
函数 | 描述 |
---|---|
random.choice(seq) | 从序列的元素中随机挑选一个元素,比如random.choice(range(10)),从0到9中随机挑选一个整数。 |
random.randrange (start, stop,step) | 从指定范围内,按指定基数递增的集合中获取一个随机数,基数默认值为 1 |
random.random() | 随机生成下一个实数,它在[0,1)范围内。 |
random.shuffle(list) | 将序列的所有元素随机排序,修改原list |
uniform(x, y) | 随机生成实数,它在[x,y]范围内. |
time 模块
time --- 时间的访问和转换 — Python 3.13.0 文档
时间戳:从 1970年1月1日 0:0:0 UTC 时间 开始计时到现在的秒数
UTC 时间 : 世界协调时间
struct_time 用 含有9个元素的元组来表示时间
import timetime.time() # 返回当前时间的时间戳
time.ctime() # 返回当前的UTC 时间的字符串
t1 = time.localtime() # 返回当前的本地时间元组
time.struct_time((2021, 7, 21, 17, 37, 41, 0, 0, 0))
time.sleep(3) # time.sleep(n) # 让程序睡眠 n 秒
time.strftime("%Y-%m-%d", t1) # 格式化时间
time.strftime("%y-%m-%d", t1)
time.strftime('%Y-%m-%d %H:%M:%S', t1)
# 用时间元组来创建一个自定义的时间
t2 = time.struct_time((2021, 1, 1, 10, 11, 20, 0, 0, 0))
datetime 模块
datetime --- 基本日期和时间类型 — Python 3.13.0 文档
os 模块
os 模块
os
模块是Python标准库中的一部分,提供了一种与操作系统进行交互的方法。主要功能包括文件和目录的操作、路径处理、进程管理等。在使用os
模块之前,我们需要先导入它:
import os
os.getcwd(): 获取当前工作目录
os.chdir(path): 改变当前工作目录
os.listdir(path='.'): 返回指定目录下的所有文件和目录列表
os.mkdir(path): 创建目录
os.rmdir(path): 删除目录
os.remove(path): 删除文件
path 模块
os.path
模块是 Python 标准库的一部分,专门用于处理文件和目录路径的操作。它提供了一系列函数,用于操作和处理文件路径,使得路径操作更加方便和跨平台。
os.path.basename(path): 返回路径中最后的文件名或目录名
os.path.dirname(path): 返回路径中的目录部分
os.path.join(*paths): 将多个路径合并成一个路径
os.path.split(path): 将路径分割成目录和文件名
os.path.splitext(path): 将路径分割成文件名和扩展名
os.path.exists(path): 检查路径是否存在
os.path.isfile(path): 检查路径是否是文件
os.path.isdir(path): 检查路径是否是目录
包(Packages)
包的定义和作用
定义
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包是将模块以文件夹的组织形式进行分组管理的方法,以便更好地组织和管理相关模块。
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包是一个包含一个特殊的
__init__.py
文件的目录,这个文件可以为空,但必须存在,以标识目录为Python包。 -
包可以包含子包(子目录)和模块,可以使用点表示法来导入。
作用
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将一系列模块进行分类管理,有利于防止命名冲突
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可以在需要时加载一个或部分模块而不是全部模块
导入包和子包
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使用
import
关键字可以导入包和子包,以访问其中的模块和内容。
使用包和子包
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使用导入的包和模块的内容,可以通过包名和点表示法来访问。
__init__.py
文件
__init__.py
文件的主要作用是用于初始化Python包(package)或模块(module),它可以实现以下功能:
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标识包目录: 告诉Python解释器所在的目录应被视为一个包或包含模块的包。没有这个文件,目录可能不会被正确识别为包,导致无法导入包内的模块。
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执行初始化代码: 可以包含任何Python代码,通常用于执行包的初始化操作,如变量初始化、导入模块、设定包的属性等。这些代码在包被导入时会被执行。
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控制包的导入行为: 通过定义
__all__
变量,可以明确指定哪些模块可以被从包中导入,从而限制包的公开接口,防止不需要的模块被导入。 -
提供包级别的命名空间:
__init__.py
中定义的变量和函数可以在包的其他模块中共享,提供了一个包级别的命名空间,允许模块之间共享数据和功能。 -
批量导入模块: 可以在
__init__.py
文件中批量导入系统模块或其他模块,以便在包被导入时,这些模块可以更方便地使用。
第三方包
Python第三方包是由Python社区开发的,可用于扩展Python功能和解决各种问题的软件包。这些包提供了各种各样的功能,包括数据分析、机器学习、网络编程、Web开发、图形处理、自然语言处理等。
安装和使用
使用pip:pip是Python的包管理工具,用于安装、升级和管理第三方包。确保你的Python安装中包含了pip。
安装第三方包:
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使用pip安装包:在命令行中运行以下命令来安装包,将"package-name"替换为要安装的包的名称。
pip install package-name
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安装特定版本的包:如果你需要安装特定版本的包,可以使用以下命令:
pip install package-name==version
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通过镜像安装,可以使用以下命令:
pip install -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple package1 package2 package3 ...
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从requirements文件安装:你可以将要安装的包及其版本记录在一个文本文件中,通常命名为requirements.txt,然后运行以下命令安装其中列出的所有包:
pip install -r requirements.txt
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导入包:在Python脚本或交互式环境中,使用
import
语句导入已安装的包,以便在代码中使用它们。import package_name
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使用包:每个第三方包都有不同的用法和功能,通常伴随着官方文档和示例代码。你可以查阅官方文档,或者使用
help()
函数来了解包的功能和方法。示例:import package_name help(package_name)
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更新和卸载包:
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更新包:使用以下命令来更新已安装的包:
pip install --upgrade package-name
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卸载包:如果你想卸载包,可以使用以下命令:
pip uninstall package-name
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依赖清单
可以使用pipreqs来维护requirements.txt文件,以便轻松地重建环境。
pipreqs
是一个用于管理Python项目依赖清单的工具,它会自动分析项目代码,并生成requirements.txt
文件,列出项目所需的所有依赖包及其版本。以下是使用pipreqs
管理依赖清单的步骤:
安装pipreqs:
如果你还没有安装pipreqs
,可以使用pip安装它(比较慢,可能会丢包):
pip install pipreqs
在项目目录中运行pipreqs:
进入你的项目目录,然后运行以下命令:
pipreqs .
这会分析项目代码,并在当前目录下生成一个名为requirements.txt
的文件,其中包含了项目所需的所有依赖包及其版本。
如果遇到编码错误UnicodeDecodeError,则将指定编码为utf8:
pipreqs ./ --encoding=utf8 pipreqs ./ --encoding=gbk pipreqs ./ --encoding='iso-8859-1'
查看生成的requirements.txt文件:
打开requirements.txt
文件,你将看到列出的依赖包及其版本,类似于以下内容:
package1==1.0.0 package2==2.1.3 ...
选择是否要修改requirements.txt文件:
pipreqs
生成的requirements.txt
文件可能包含一些不必要的依赖,或者可能需要手动指定特定版本。
你可以编辑requirements.txt
文件,根据项目的需要添加、删除或修改依赖项。
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安装依赖:
一旦你准备好了
requirements.txt
文件,你可以使用pip
来安装项目的依赖:pip install -r requirements.txt
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定期更新依赖:
定期使用
pipreqs
重新生成requirements.txt
文件,以确保依赖清单保持最新。你可以使用以下命令:pipreqs .
pipreqs
是一个方便的工具,它可以帮助你自动创建和维护项目的依赖清单。不过,需要记住,生成的依赖清单可能包含一些不必要的依赖,因此你应该仔细检查和编辑requirements.txt
文件以确保它反映了项目的真实需求。
Python的包和模块是组织、管理和重用代码的重要工具。它们有助于将代码划分为可管理的单元,提高了代码的可读性和可维护性。通过模块和包,你可以更有效地组织项目,减少命名冲突,以及在不同项目之间重用代码,从而更轻松地进行Python编程。通过上述参考案例,你可以更好地理解如何在实际项目中应用这些概念
Python JSON 数据解析
JSON(JavaScript Object Notation)是一种轻量级数据交换格式,它易于阅读和编写,同时也易于机器解析和生成。Python提供了内置的JSON模块,用于处理JSON数据。
import jsondef json_demo():data = {'name': 'zhangsan','age': '23','sex': 'man'}# 序列化# 将字典对象转为json字符串json_str = json.dumps(data)print(json_str)# 反序列化# 将json字符串转为字典对象data1 = json.loads(json_str)print(data1)# dump:将json存入文件,文件需要先用open打开,生成一个file对象json.dump(data, open('test.json', 'w'))# load:从文件中读取json,文件需要先打开with open('test.json', 'r') as f:data2 = json.load(f)print(data2)data3 = {'name': 'wangwu','info': {'age': '24','sex': 'woman'}}name = data3['name']print(name)age = data3['info']['age']print(age)data4 = {'name': 'zhangsan', 'score': [20, 30, 40, 50], 'info': {'hobby': ['basketball', 'football']}}# 获取scorescore = data4['score'][1]print(score)# 获取infohobby = data4['info']print(hobby['hobby'][0])if __name__ == '__main__':json_demo()